引言
計算機(jī)圖形學(xué)Computer Graphics油宜，簡稱CG是一種使用數(shù)學(xué)算法將二維或三維圖形轉(zhuǎn)化為計算機(jī)顯示器的柵格形式的科學(xué)掂碱。簡單地說，計算機(jī)圖形學(xué)的主要研究內(nèi)容就是研究如何在計算機(jī)中表示圖形慎冤、以及利用計算機(jī)進(jìn)行圖形的計算疼燥、處理和顯示的相關(guān)原理與算法。
正文
1蚁堤、圖形管道
第一個例子中我有提到頂點(diǎn)著色和片段著色在整個圖形繪制過程中屬于一個環(huán)節(jié)醉者，整個過程叫做管道，這個管道的所有環(huán)節(jié)包括:
在整個管道中披诗，只有頂點(diǎn)著色與片段著色是可編程的撬即，頂點(diǎn)數(shù)據(jù)和幀緩存是具體的數(shù)據(jù)，剩下的環(huán)節(jié)是固定功能的環(huán)節(jié)呈队，即不能用cg去編程的環(huán)節(jié)剥槐。
2、數(shù)據(jù)流
前文已經(jīng)大量接觸到語義，語義的存在意義可以理解為給普通的向量或者標(biāo)量賦予物理意義几于，比如一個向量(1,1)如果沒有語義蕊苗，我可以把它當(dāng)做一個速度為1米/S秒的小球，也可以認(rèn)為他是直線y=-x的一條法向量孩革。而如果我們給這個向量(1,1)后面加上語義岁歉，例如(1,1) :SPEED，或者(1,1):NORMAL，那我們的程序就知道了這個向量的物理特性,至少不會混淆他們引起混亂锅移。
uniforms是unity提供給我們的特定參數(shù)熔掺，他們也有向量、標(biāo)量和矩陣非剃，他獨(dú)立于片段置逻、頂點(diǎn)、圖元之外而存在备绽，如果將他們組成的網(wǎng)格mesh理解為一個龐大的宇宙券坞，這些uniforms就好似大宇宙中的物理法則，對于任何的頂點(diǎn)肺素、片段恨锚、圖元都適用，且數(shù)值相同倍靡。
4猴伶、頂點(diǎn)變換
在了解頂點(diǎn)變換之前，我們要明白頂點(diǎn)著色器以及其后續(xù)的幾個環(huán)節(jié)的最終目的是要將幾何圖元(例如三角形)的頂點(diǎn)從模型坐標(biāo)系變換至顯示屏坐標(biāo)系塌西。
這一點(diǎn)對于初接觸Unity的人應(yīng)該有很深的影像他挎。你在場景中創(chuàng)建一個立體圖形，然后創(chuàng)建一個主攝像頭捡需，那么最終游戲所看到的畫面到底通過這個立體圖形以及相機(jī)的種種參數(shù)經(jīng)歷了怎樣的計算與交織呢办桨？
整個頂點(diǎn)變換過程分為5個步驟：
前3個變換所用到的3個矩陣均可以通過uniform參數(shù)獲取庵寞，并且unity還提供了一個MVP參數(shù)狸相，即整合了這3個矩陣，直接完成從模型坐標(biāo)系至裁剪坐標(biāo)系的變換捐川。
5脓鹃、變換矩陣
寫到這里，這里的知識已經(jīng)跨越了語言的界限古沥，無論是ios瘸右、andorid、pc岩齿、web(css)中的語言都有transform3D的概念太颤。也就是通過一個4X4矩陣來定義一個物體的變換狀況。
1.單位矩陣
我們用m11~m44來表示任何狀態(tài)下的變換矩陣岗憋，其中單位矩陣是最特殊的一種矩陣:
單位矩陣的特性：任何矩陣乘以單位矩陣，還是得到原矩陣
從物理特性上理解：單位矩陣的m11~m33均為1拧廊，由于他們表示縮放狀態(tài)监徘，意思是對于任何矩陣在x,y,z方向上進(jìn)行原尺寸100%的縮放，變換后的圖形無任何變化吧碾。
2.平移
在3維直角坐標(biāo)系中凰盔，平移向量T有3個分量，即Tx,Ty,Tz倦春，即T=(Tx,Ty,Tz);
將任何變換矩陣進(jìn)行向量T的平移過程廊蜒，由于向量T可以認(rèn)為是一個1x3矩陣，而變換矩陣是4x4矩陣溅漾，所以需要將平移向量構(gòu)建成一個4x4矩陣，再來跟要變換的矩陣進(jìn)行相乘:
與向量T(Tx,Ty,Tz)等價的4x4矩陣Mt:
3.縮放
同理添履，縮放Scaling也可以表示為一個向量S=(Sx,Sy,Sz);
同樣的，與這個1x3矩陣等價的4x4矩陣應(yīng)該為:
任何縮放過程都是變換矩陣乘以Ms矩陣的過程 特殊的就好比 任何矩陣乘以Sx~Sz都為1的矩陣Ms,圖形不發(fā)生變換
4.旋轉(zhuǎn)
旋轉(zhuǎn)比較復(fù)雜脑又，任意旋轉(zhuǎn)向量R=(Rx,Ry,Rz)分別表示繞x,y,z軸旋轉(zhuǎn)的弧度數(shù)暮胧，將這個1X3矩陣等價的變換為4x4矩陣，
Mr= 太復(fù)雜了 我就不寫了
5.復(fù)合矩陣
前面提到的 位于頂點(diǎn)著色器管轄范圍內(nèi)的3個4X4變換矩陣MobjectToWorld(modelToWorld),簡寫Mm,MworldToView,簡寫Mv,Mprojection,簡寫Mp问麸。
頂點(diǎn)著色器將輸入?yún)?shù)中的頂點(diǎn)坐標(biāo)按照這3個矩陣進(jìn)行連續(xù)變換即得到剪裁坐標(biāo)系中的矩陣往衷。
其過程為：
M原始矩陣MmMvMp=M剪裁坐標(biāo)系中的矩陣
上面的式子中我們可以將MmMv*Mp先組合起來成為一個組合矩陣Mcombine:
那么任意對象/模型坐標(biāo)系中的原始矩陣M 與Mcombine相乘可以得到剪裁坐標(biāo)系中的矩陣，因此Unity提供的MVP參數(shù)正是這樣一個復(fù)合矩陣
與此類似的不需要導(dǎo)入UnityCG.cginc就可以直接使用的參數(shù)還有：
uniform float4x4 UNITY_MATRIX_MVP; // model view projection 矩陣
uniform float4x4 UNITY_MATRIX_MV; // model view 矩陣
uniform float4x4 UNITY_MATRIX_P; // projection 矩陣
uniform float4x4 UNITY_MATRIX_T_MV;
// model view 矩陣的轉(zhuǎn)置(transpose)矩陣
uniform float4x4 UNITY_MATRIX_IT_MV;
// model view 矩陣的逆矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣
uniform float4x4 UNITY_MATRIX_TEXTURE0; // 紋理矩陣
uniform float4x4 UNITY_MATRIX_TEXTURE1; // 紋理矩陣
uniform float4x4 UNITY_MATRIX_TEXTURE2; // 紋理矩陣
uniform float4x4 UNITY_MATRIX_TEXTURE3; // 紋理矩陣
uniform float4 UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT; // 環(huán)境顏色
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